JP2005147028A - Cooling device and method of hybrid car - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンと駆動用モータ、インバータユニットを搭載したハイブリッド車の冷却装置及び冷却方法において、駆動用モータとインバータユニットの冷却系とエンジン冷却系を開閉手段により連通可能としたハイブリッド車の冷却装置及び冷却方法に関するものである。 The present invention relates to a cooling system and a cooling method for a hybrid vehicle in which an engine, a drive motor, and an inverter unit are mounted. In the cooling system for a hybrid vehicle, the cooling system for the drive motor, the inverter unit, and the engine cooling system can be communicated by an opening / closing means. The present invention relates to an apparatus and a cooling method.
ハイブリッド車の冷却装置として、駆動用モータの駆動制御を行なう強電系コントロールユニットを冷却する冷却系統と、エンジンのシリンダブロックを冷却する冷却系統と、駆動用モータ及び/またはエンジンのシリンダヘッドを冷却する冷却系統とを備え、エンジンと駆動用モータとの駆動状態に基づいて、
エンジンと駆動用モータと強電系コントロールユニットとを選択的にあるいは同時に冷却するように冷却系統を動作させるようにしていた。
The cooling system is operated so as to selectively or simultaneously cool the engine, the drive motor, and the high voltage control unit.
しかしながら、上述のハイブリッド車の冷却装置では、駆動用モータとエンジンのシリンダヘッドとを同一の冷却系統で冷却するようにしていたが、モータ(電機部品)とエンジン(機械部品)とが要求する冷却性能が異なる場合には、同一の冷却系統で冷却することができず、すなわち別個の冷却系統で冷却しなければならず、部品点数が多くなり、重量増、コストアップを招いてしまう問題がある。 However, in the hybrid vehicle cooling apparatus described above, the drive motor and the engine cylinder head are cooled by the same cooling system, but the cooling required by the motor (electrical parts) and the engine (mechanical parts) is required. If the performance is different, it cannot be cooled by the same cooling system, that is, it must be cooled by a separate cooling system, which increases the number of parts, resulting in an increase in weight and cost. .
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、冷却性能が異なる電機部品と機械部品を有する2つの冷却系統を、開閉手段により連通させて、両部品の冷却を可能として両冷却系統の共用化を図り、部品点数の低減、且つ軽量化を図って、コストを低減したハイブリッド車の冷却装置及び冷却方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and two cooling systems having electrical parts and mechanical parts having different cooling performances are communicated with each other by an opening / closing means so that both parts can be cooled. An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle cooling device and a cooling method that reduce costs by sharing and reducing the number of parts and weight.
本発明は、上記の課題を達成するために、第1の冷却系統で電機部品を冷却し、第2の冷却系統で機械部品を冷却するように構成し、第1の冷却系統と第2の冷却系統とを連通させる開閉手段を設け、この開閉手段を制御手段で制御するようにしたものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is configured to cool the electrical component by the first cooling system and cool the mechanical component by the second cooling system, and the first cooling system and the second cooling system. An opening / closing means for communicating with the cooling system is provided, and the opening / closing means is controlled by the control means.
以上述べたように、本発明によれば、電機部品と機械部品との冷却温度(設定温度)が異なっても、開閉手段による冷却系統の連通に基づいて、両部品の冷却系統を共用化しつつ冷却することができる利点がある。 As described above, according to the present invention, even if the cooling temperatures (set temperatures) of the electrical parts and the machine parts are different, the cooling systems for both parts are shared based on the communication of the cooling systems by the opening / closing means. There is an advantage that can be cooled.
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態に係るハイブリッド車の冷却装置の概略構成図で、このハイブリッド車の冷却装置は第1の冷却系統1と第2の冷却系統2から構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cooling device for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. The cooling device for a hybrid vehicle includes a
第1の冷却系統1は、冷却される電機部品からなるインバータユニット11と駆動モータ12、ラジエータ13、ラジエータファン14、冷却媒体(冷却水)流路15、冷却媒体を循環させる第1のウォータポンプ16、冷却媒体の温度と比較する第1の設定温度を定める第1温度センサ17から構成される。
The
第2の冷却系統2は、冷却される機械部品からなるエンジン21、開閉手段である第1バルブ22、冷却媒体(冷却水)流路23、冷却媒体を循環させる第2のウォータポンプ24、冷却媒体の温度と比較する第2の設定温度を定める第2温度センサ25から構成される。
The
第1と第2の冷却系統1,2は、開閉手段である第2と第3バルブ31,32で連通されるように図示しない制御手段により制御される。また、第1バルブ22も上記連通時に制御手段により制御される。
The first and
上記のように構成された冷却装置の第1の冷却系統1では、高温に弱い電気系部品により構成されているインバータユニット11の性能を確保するとともに、モータ12の効率を保持することができるように、冷却媒体の温度を第1の設定温度60℃以下とし、第2の冷却系統2では、通常設定されるエンジン21の冷却媒体温度を、最高温度である100℃前後に第2の設定温度を選んでいる。
In the
次に上記のように構成されたハイブリッド車の冷却装置の作用を、図2から図4により述べる。 Next, the operation of the hybrid vehicle cooling apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS.
(a)まず、図2により、第2の冷却系統2の冷却媒体温度が≦100℃の場合について述べる。
(A) First, the case where the cooling medium temperature of the
第2温度センサ25で検知した温度が≦100℃の場合、第2の冷却系統2の設定温度まで冷却媒体温度を上げるために、第2と第3バルブ31、32を図示しない制御手段からの制御指令により閉じ、第1の冷却系統1の冷却媒体が流入するのを阻止する。
When the temperature detected by the
また、エンジン21の局所的な温度上昇を避けるために、第1バルブ22を制御手段からの制御指令により開け、第2のウォータポンプ24を動作させて、第2の冷却系統2に冷却媒体を図示矢印26のように循環させる。
Further, in order to avoid a local temperature rise of the
上記一連の手順を示すと、次のようになる。第2のウォータポンプ24を駆動する→第1バルブ22を開く→第2バルブ31を閉じる→第3バルブ32を閉じる。
The above sequence of steps is as follows. The
一方、第1の冷却系統1における第1のウォータポンプ16とラジエータファン14は、冷却媒体の温度が第1の設定温度60℃以下を保持するように動作させる。
On the other hand, the
例えば、第1の冷却系統1の冷却媒体温度が30℃〜50℃では、第1のウォータポンプ16とラジエータファン14の出力を低下させ、その温度が30℃以下では、第1のウォータポンプ16の出力を低下させるのみならず、ラジエータファン14を停止させることで、第1のウォータポンプ16とラジエータファン14の消費電力を抑えることができる。
For example, when the cooling medium temperature of the
また、第1の冷却系統1の冷却媒体温度が50℃以上の場合には、第1のウォータポンプ16の出力を上げると共に、ラジエータファン14の出力も上げる。さらに、冷却媒体温度が第1の設定温度60℃以上の場合には、インバータユニット11、モータ12の出力を制限する。なお、第1の冷却系統1に示した図示矢印18は冷却媒体の流れる様子を示す。
When the cooling medium temperature of the
(b)次に、第2の冷却系統2の冷却媒体温度>100℃の場合について述べる。図3は、この場合における冷却媒体の流れる様子を示す説明図である。
(B) Next, the case where the cooling medium temperature of the
図3において、第2温度センサ25で検知した冷却媒体温度が>100℃の場合、第2の冷却系統2の冷却媒体温度を下げるために、第1バルブ22を閉じ、第2、第3バルブ31,32を開け、第2の冷却系統2の冷却媒体を、第1の冷却系統1に注入し、第1の冷却系統1の冷却媒体温度が60℃以下の冷却媒体を第2の冷却系統2の冷却媒体に混入させる。
In FIG. 3, when the coolant temperature detected by the
このとき、冷却媒体温度が60℃以下である第1の冷却系統1に、第2の冷却系統2の冷却媒体温度が100℃以上の冷却媒体を混入させると、第1の冷却系統1と第2の冷却系統2の冷却媒体が混ざる領域の冷却媒体温度がラジエータファン14の冷却能力以上に上昇し、第1の冷却系統1における第1の設定温度60℃以下を保持できなくなってしまう。
At this time, if a cooling medium having a cooling medium temperature of 100 ° C. or higher is mixed into the
上記のような不具合を防止するために、第2、第3バルブ31,32を開放する前に、第1のウォータポンプ16の出力を、第2のウォータポンプ24の出力以上に高めて、第1の冷却系統1の流速を上げるようにする。
In order to prevent the above problems, the output of the
上記の一連の手順を示すと、次のようになる。第1のウォータポンプ16の出力を上げる→第3バルブ32を開ける→第2バルブ31を開ける→第1バルブ22を閉じる。
The above series of procedures is as follows. Increase the output of the
一般に、流量Qは、Q=A×v(A:流路断面積、v:流速)で表される。流路断面積が一定であるとすると、流量は流速に比例するため、第1のウォータポンプ16の出力を上げることで、第1の冷却系統1の流量を第2の冷却系統2の流量より増やすことが可能になる。
In general, the flow rate Q is expressed by Q = A × v (A: channel cross-sectional area, v: flow velocity). Assuming that the cross-sectional area of the flow path is constant, the flow rate is proportional to the flow velocity. Therefore, by increasing the output of the
第2の冷却系統2の冷却媒体の流入によって、冷却媒体温度が上がる第1の冷却系統1の冷却媒体温度は、それぞれの冷却系統の流量と冷却媒体温度に依存するため、冷却媒体温度の高い第2の冷却系統2の流量に比べ、冷却媒体温度が低い第1の冷却系統1の流量を増やすことで、ラジエータファン14の冷却能力内に温度上昇を抑えることが可能となる。
The coolant temperature of the
いま仮に、第1の冷却系統1内にあるラジエータ13上流側の冷却媒体流路15で第1の冷却系統1と第2の冷却系統2の冷却媒体が混ざる領域において、第1の冷却系統1の第1の設定温度60℃を越えたとしても、ラジエータファン14の冷却能力以内であれば、ラジエータ13の下流側にあるインバータユニット11とモータ12には、60℃以下の冷却媒体が供給されるため、その冷却媒体温度でインバータユニット11とモータ12は確実に冷却されるので、インバータユニット11とモータ12の冷却には支障はない。
Now, suppose that the
(c)次に、第1の冷却系統1の冷却媒体温度が設定温度60℃以上で、かつ第2の冷却系統2の冷却媒体温度が設定温度100℃以上の場合について述べる。
(C) Next, the case where the cooling medium temperature of the
図4において、インバータユニット11、モータ12が過熱若しくはエンジン21が過度の高負荷状態において、第1の冷却系統1の冷却媒体温度が設定温度60℃以上、かつ第2の冷却系統2の冷却媒体温度が設定温度100以上となる可能性がある。
In FIG. 4, when the inverter unit 11 and the motor 12 are overheated or the
このような場合、インバータユニット11、モータ12が過熱している場合と、エンジン21が過熱している場合とで分け、設定温度との差異が大きい方を選択する。
In such a case, the case where the inverter unit 11 and the motor 12 are overheated and the case where the
(1)、インバータユニット11とモータ12が過熱している場合。 (1) When the inverter unit 11 and the motor 12 are overheated.
この場合には、インバータユニット11、モータ12の出力を制限し、第1のウォータポンプ16の出力を、第2のウォータポンプ24の出力より上げて高くし、第2、第3バルブ31,32を開き、第1バルブ22を閉じる。
In this case, the outputs of the inverter unit 11 and the motor 12 are limited, the output of the
この一連の手順を示すと、インバータユニット11、モータ12の出力を制限し→第1のウォータポンプ16の出力を上げる→第3バルブ32を開ける→第2バルブ31を開ける→第1バルブ22を閉じる手順で行なう。
In this series of procedures, the outputs of the inverter unit 11 and the motor 12 are limited, the output of the
(2)、エンジン21が過熱している場合。
(2) When the
エンジン21の出力を制限し、第1のウォータポンプ16の出力を、第2のウォータポンプ24の出力より上げて高くし、第2、第3バルブ31,32を開き、第1バルブ22を閉じる。
The output of the
この一連の手順を示すと、エンジンの出力を制限し→第1のウォータポンプ16の出力を上げる→第3バルブ32を開ける→第2バルブ31を開ける→第1バルブ22を閉じる手順で行なう。
This sequence of steps is as follows: the engine output is limited → the output of the
上記のように構成した実施の形態では、第1の冷却系統の設定温度を60℃以下として高温に弱い電機部品により構成されているインバータユニットの性能を確保し、かつモータの効率を保持し、第2の冷却系統の設定温度を100℃前後としてエンジンを冷却するようにして、両冷却系統をバルブにて必要に応じて連通させ、ウォータポンプにて流速を制御するようしたので、電機部品の温度上昇を抑えることができるとともに、両冷却系統を部分的に共通化することができ、小型化が可能となる。 In the embodiment configured as described above, the set temperature of the first cooling system is set to 60 ° C. or lower to ensure the performance of the inverter unit configured by electric parts that are vulnerable to high temperatures, and to maintain the efficiency of the motor, Since the engine is cooled by setting the set temperature of the second cooling system to around 100 ° C., both cooling systems communicate with each other as needed by the valve, and the flow rate is controlled by the water pump. While a temperature rise can be suppressed, both cooling systems can be partially shared, and downsizing is possible.
なお、特許請求の範囲の構成要件と、本実施の形態との対応関係は以下の通りである。 The correspondence between the constituent elements of the claims and the present embodiment is as follows.
インバータユニット11、モータ12、ラジエータ13、ラジエータファン14、冷却媒体流路15、第1のウォータポンプ16、第1温度センサ17が第1の冷却系統を、エンジン21、第1バルブ22、冷却媒体流路23、第2のウォータポンプ24、第2温度センサ25が第2の冷却系統を、第1温度センサ17が第1の設定温度を、第2温度センサ25が第2の設定温度を、インバータユニット11、モータ12が電機部品を、エンジン21が機械部品を、第1から第3バルブ22、31、32が開閉手段とを構成する。
The inverter unit 11, the motor 12, the radiator 13, the
1…第1の冷却系統
2…第2の冷却系統
11…インバータユニット
12…モータ
13…ラジエータ
14…ラジエータファン
15、23…冷却媒体流路
16…第1のウォータポンプ
17…第1温度センサ
21…エンジン
22…第1バルブ
24…第2のウォータポンプ
25…第2温度センサ
31…第2バルブ
32…第3バルブ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第2の冷却系統と、
第1の設定温度以下となるように、第1の冷却系統で冷却される電機部品と、
第1の設定温度より高い第2の設定温度範囲となるように、少なくとも第2の冷却系統で冷却される機械部品と、
第1の冷却系統の冷却媒体を、第2の冷却系統へ連通させる開閉手段と、
前記開閉手段による第1の冷却系統から第2の冷却系統への連通を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。 A first cooling system;
A second cooling system;
An electrical component cooled by the first cooling system so as to be equal to or lower than the first set temperature;
A mechanical component cooled by at least the second cooling system so as to be in a second set temperature range higher than the first set temperature;
Opening and closing means for communicating the cooling medium of the first cooling system to the second cooling system;
Control means for controlling communication from the first cooling system to the second cooling system by the opening and closing means;
A cooling device for a hybrid vehicle, comprising:
前記第1及び第2の冷却系統の冷却媒体温度が、それぞれ第1及び第2の設定温度未満である場合には、開閉手段を閉じることで、第1の冷却系統によって電機部品を冷却し、第2の冷却系統によって機械部品を冷却するように制御することを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。 The cooling device for a hybrid vehicle according to claim 1,
When the coolant temperature of the first and second cooling systems is lower than the first and second set temperatures, respectively, the electrical parts are cooled by the first cooling system by closing the opening and closing means, A cooling device for a hybrid vehicle, wherein the second cooling system controls the mechanical parts to be cooled.
前記第2の冷却系統の冷却媒体温度が、第2の設定温度を超え、且つ第1の冷却系統の冷却媒体温度が第1の設定温度未満である場合には、前記開閉手段を開くことで、第1の冷却系統の冷却媒体流出側と第2の冷却系統の冷却媒体流入側とを連通させ、第2の冷却系統の冷却媒体流出側と第1の冷却系統の冷却媒体流入側とを連通させ、この連通された冷却系統によって電機部品および機械部品とを冷却するように制御することを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。 The cooling device for a hybrid vehicle according to claim 1,
When the cooling medium temperature of the second cooling system exceeds the second set temperature and the cooling medium temperature of the first cooling system is lower than the first set temperature, the opening / closing means is opened. The cooling medium outflow side of the first cooling system communicates with the cooling medium inflow side of the second cooling system, and the cooling medium outflow side of the second cooling system and the cooling medium inflow side of the first cooling system are connected to each other. A hybrid vehicle cooling apparatus comprising: a communicating cooling system that controls electric parts and mechanical parts to be cooled by the communicating cooling system.
前記第1の冷却系統の冷却媒体温度が、第1の設定温度を超え、且つ第2の冷却系統の冷却媒体温度が第2の設定温度を超えている場合には、
前記開閉手段を開くことで、第1の冷却系統の冷却媒体流出側と第2の冷却系統の冷却媒体流入側とを連通させ、第2の冷却系統の冷却媒体流出側と第1の冷却系統の冷却媒体流入側とを連通させ、この連通された冷却系統によって電機部品および機械部品とを冷却するように制御すると共に、
電機部品と機械部品のどちらが過熱しているかを判断し、過熱している装置の出力を低減すると共に、過熱側の冷却系統の流量が、過熱していない冷却系統の流量よりも多くなるように制御することを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。 The cooling device for a hybrid vehicle according to claim 1,
When the cooling medium temperature of the first cooling system exceeds the first set temperature and the cooling medium temperature of the second cooling system exceeds the second set temperature,
By opening the opening / closing means, the cooling medium outflow side of the first cooling system and the cooling medium inflow side of the second cooling system are communicated, and the cooling medium outflow side of the second cooling system and the first cooling system are communicated. The cooling medium inflow side is communicated, and control is performed so that the electrical parts and the machine parts are cooled by the communicated cooling system,
Determine which of the electrical or mechanical parts is overheating, reduce the output of the overheating device, and make the flow rate of the cooling system on the overheating side higher than the flow rate of the cooling system that is not overheating. A cooling system for a hybrid vehicle, characterized by being controlled.
第1の冷却系統の冷却媒体は、第2の冷却系統を流れる流速よりも第1の冷却系統を流れる流速が速くなるように、第1冷却系統の駆動出力が制御されるようにしたことを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。 The cooling device for a hybrid vehicle according to claim 3,
The cooling medium of the first cooling system is such that the drive output of the first cooling system is controlled so that the flow rate flowing through the first cooling system is faster than the flow rate flowing through the second cooling system. A cooling device for a hybrid vehicle that is characterized.
前記電機部品は、車両を駆動するモータ及びモータを制御するインバータであり、
前記機械部品は、車両を駆動するエンジンであることを特徴とするハイブリッド車の冷却装置。 The cooling device for a hybrid vehicle according to claim 1,
The electrical component is a motor that drives a vehicle and an inverter that controls the motor,
The cooling device for a hybrid vehicle, wherein the mechanical component is an engine for driving a vehicle.
第1の設定温度より高い第2の設定温度範囲となるように、少なくとも第2の冷却系統で機械部品を冷却する過程と、
第1の冷却系統の冷却媒体を、第2の冷却系統へ連通させる開閉過程と、
前記開閉過程による第1冷却系統から第2冷却系統への連通を制御する制御過程と、
からなることを特徴とするハイブリッド車の冷却方法。
A process of cooling the electrical components in the first cooling system so as to be equal to or lower than the first set temperature;
A process of cooling the mechanical parts by at least the second cooling system so as to be in a second set temperature range higher than the first set temperature;
An opening and closing process for communicating the cooling medium of the first cooling system to the second cooling system;
A control process for controlling communication from the first cooling system to the second cooling system by the opening and closing process;
A cooling method for a hybrid vehicle comprising:
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